JPH0551172B2

JPH0551172B2 -

Info

Publication number: JPH0551172B2
Application number: JP61116997A
Authority: JP
Inventors: Shinji Kubota
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Yamanashi Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Yamanashi Ltd
Priority date: 1986-05-21
Filing date: 1986-05-21
Publication date: 1993-07-30
Also published as: JPS62273731A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、半導体ウエハ等の被処理基板上に
CVD、エツチング、その他の表面処理を行なう
プラズマ処理装置に関する。

（従来の技術）一般にプラズマ処理装置は、半導体装置の製造
等に用いられ、半導体ウエハ等の被処理基板の表
面処理を行なう。

第５図は、このようなプラズマ処理装置の例と
して反応性イオンエツチングを行なうプラズマ処
理装置を示すもので、処理容器１内に配置された
細孔２ａを設けられたアノード電極２と、被処理
基板３および絶縁膜４を配置されたカソード電極
５とから構成されるプラズマ生起用電極の間に
は、整合回路を備えた電源装置６から高周波電圧
が印加される。

そして、導入口７から導入され、排出口８から
排出されるSF₆、CCl₄、NF₃、He等の反応ガス
は、図示矢印のように流れ、アノード電極２と、
カソード電極５との間でプラズマ９とされる。

また、プラズマと被処理基板３との間には、高
電界部１０（プラズマシース）が形成され、電気
的に中性でないイオンは、このプラズマシースに
よつて加速され、被処理基板３上に方向性をもつ
て衝突し、エツチングが行なわれる。

また、特公昭61−6536号等に示されたプラズマ
処理装置のように、アノード電極とカソード電が
極被処理基板の上方に対向して配置されたプラズ
マ生起用電極を備えたプラズマ処理装置もある。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上述の従来のプラズマ処理装置
では、印加電圧の増大およびプラズマ生起用電極
間距離の短縮などによりプラズマ密度を高くする
と、イオンの被処理基板上への衝突のエネルギー
も高くなり、被処理基板に損傷を与えるため、プ
ラズマ密度を高くすることができないという問題
がある。また、電界や反応ガスの流れ等により、
空間的なプラズマ密度の分布に不均一が生じ、エ
ツチングレートが不均一となるが、このようなプ
ラズマ密度の空間的な分布の制御を行なうことが
できないという問題がある。

本発明はかかる従来の問題に対処してなされた
もので、プラズマ密度を高くして効率的な処理を
行なうことができ、また、空間的なプラズマ密度
の分布を制御することができ、空間的に均一なプ
ラズマにより均一な処理を行なうことのできるプ
ラズマ処理装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）すなわち、特許請求の範囲第１項記載のプラズ
マ処理装置は、被処理基板を収容する処理容器
と、この処理容器内に配置された前記被処理基板
を載置する載置台と、この載置台と対向する前記
処理容器内の空間に配置された対をなす複数組の
プラズマ生起用電極と、これら各対のプラズマ生
起用電極に位相の異なつた電圧を印加してプラズ
マを生起させる電源装置とを備え、前記複数組の
プラズマ生起用電極によつて生起されたプラズマ
により被処理基板の処理を行なうことを特徴とす
る。

また、特許請求の範囲第２項記載のプラズマ処
理装置は、被処理基板を収容する処理容器と、こ
の処理容器内に配置された前記被処理基板を載置
する載置台と、この載置台に高周波の電圧を印加
する電源装置と、前記載置台と対向する前記処理
容器内の空間に配置された対をなす複数組のプラ
ズマ生起用電極と、これら各対のプラズマ生起用
電極に位相の異なつた電圧を印加してプラズマを
生起させる電源装置とを備え、前記複数組のプラ
ズマ生起用電極によつて生起されたプラズマによ
り被処理基板の処理を行なうことを特徴とする。

（作用）本発明のプラズマ処理装置では、複数組配置さ
れたプラズマ生起用電極間に、例えばπ／２位相
のずれた電圧など位相の異なつた電圧が印加され
るので、これらの電極対間で位相のずれた電界が
生じ、プラズマが回転しこの回転により、プラズ
マが均一化される。また、印加される電圧等を変
えることにより、プラズマ密度およびプラズマ密
度の空間的分布も制御することができる。

また、特許請求の範囲第２項記載のプラズマ処
理装置では、上記構成に加えてさらに被処理基板
が載置される載置台に高周波の電圧を印加する電
源装置を備えている。したがつて、被処理基板の
被処理面の電位を変動させて、プラズマ中からイ
オンと電子が方向性を持つて交互に被処理基板に
入射させ、被処理基板に電荷が蓄積されることを
防止することができ、被処理面の電位を、イオン
が方向性を持つて十分大きな運動エネルギーで入
射できるレベルに維持して、エツチングをより高
速に行うことができる。また、プラズマを発生さ
せる電源装置とは独立に、電源装置の電圧を設定
して衝突するイオンの運動エネルギーを制御でき
るので、目的とするプラズマ処理例えばエツチン
グ処理に最適なイオン加速エネルギーを選ぶこと
ができる。

（実施例）以下本発明装置の実施例を図面を参照して説明
する。

第１図はプラズマ処理装置として半導体ウエハ
等の被処理基板上に反応性イオンエツチングを行
なうプラズマ処理装置を示すもので、この実施例
のプラズマ処理装置では、アルミ等からなり内部
をアルマイトで処理された処理容器１１内の上部
には、ケイ素化炭素等からなる多数の棒状のプラ
ズマ生起用電極１２が絶縁性の多孔質体１３に保
持され吊設されており、これらのプラズマ生起用
電極１２は、接地されているものと、電源装置１
４に接続されているものがある。

なおこの実施例では、これらのプラズマ生起用
電極１２は、第２図に示すように接続されてい
る。すなわちプラズマ生起用電極１２ａは接地さ
れており、プラズマ生起用電極１２ｂは電源装置
１４ｂに、プラズマ生起用電極１２ｃは電源装置
１４ｃに接続されている。そして、電源装置１４
ｂと電源装置１４ｃは、それぞれ位相がπ／２ず
れた周波数13.56MHzの高周波を印加する。

また、これらのプラズマ生起用電極１２の下方
には、たとえば周波数400KHz程度の周波数の電
圧を印加する電源装置１５に接続され、被処理基
板１６が載置されるサセプタ１７が配置されてい
る。

ここで、サセプタ１７に電源装置１５から高周
波電圧が印加されることにより、電源装置１５を
使用しない場合に較べて、次のような効果を得る
ことができる。

すなわち、電源装置１５からの高周波電圧によ
り、サセプタ１７上に載置された被処理基板１６
の被処理面の電位が上下動するので、これによつ
て、プラズマ化された反応性ガス中から、イオン
と電子が方向性を持つて交互に被処理基板１６に
入射する。したがつて、被処理基板１６に電荷が
蓄積されることがなく、被処理面の電位を、イオ
ンが方向性を持つて十分大きな運動エネルギーで
入射できるレベルに維持することができ、エツチ
ングをより高速に行うことができる。

また、プラズマを発生させる電源装置１４とは
独立に、電源装置１５の電圧を設定して衝突する
イオンの運動エネルギーを制御できるので、目的
とするプラズマ処理例えばエツチング処理に最適
なイオン加速エネルギーを電源装置１５によつて
選ぶことができる。

そして、導入口１８から導入された排出口１９
から排出されるSF₆、NF₃、F₃、CCl₄、CCl₂F₂等
の反応ガスは、プラズマ生起用電極１２間でプラ
ズマとされ、電圧を印加されたサセプタ１７上の
被処理基板１６へ方向性をもつて衝突し、エツチ
ングが行なわれる。

このとき、位相がπ／２異なる高周波電圧を印
加された電極対内の空間では、位相がπ／２異な
る電界が生じるので、電子はこの空間内から逃げ
ることなく、この空間内で回転し、反応ガスと衝
突することにより、高いイオン化率が得られる。
また、電子の回転運動により、プラズマも回転
し、均一化される。

第３図は、プラズマ生起用電極１２によつて印
加する電圧を変化させ、プラズマ密度の空間的な
分布の制御を行なう例を示すもので、プラズマ生
起用電極１２ａは接地されており、プラズマ生起
用電極１２ｄ，１２ｅは、それぞれ位相がπ／２
ずれた周波数13.56MHzの高周波を印加する電源
装置１４ｄ，１４ｅにそれぞれ可変抵抗２０を介
して接続されており、可変抵抗２０を調節し、た
とえばプラスマ密度が低くなる領域に配置された
プラズマ生起用電極１２ｄ，１２ｅに印加する電
圧を高くし、プラスマ密度が高くなる領域に配置
されたパルズマ生起用電極１２ｄ，１２ｅに印加
する電圧を低くする等、プラズマ生起用電極１２
ｄ，１２ｅ毎に印加する電圧を変化させ、プラズ
マ密度の空間的な分布を制御する。

第４図は、コンデンサを用いてプラズマ生起用
電極１２によつて印加する電圧の位相を変化させ
た例を示すもので、プラズマ生起用電極１２ａは
接地されており、周波数13.56MHzの高周波を印
加する電源装置１４ｆに接続されたプラズマ生起
用電極１２ｆと、この電源装置１４ｆにコンデン
サ２１を介して接続されたプラズマ生起用電極１
２ｇとの間には、印加される電圧に位相の差が生
じる。

すなわち、この実施例のプラズマ処理装置で
は、複数組のプラズマ生起用電極１２を備え、こ
れらのプラズマ生起用電極１２によつて生起され
たプラズマによつて被処理基板１６上に処理を施
すので、イオンの衝突エネルギーを変化させるこ
となくプラズマ密度を任意に高くして効率的な処
理を行なうことができる。

またプラズマ生起用電極１２によつて印加電
圧、周波数、位相等を任意に変更し、プラズマ密
度の空間的な分布を制御することができ、均一な
プラズマによつて均一な処理を行なうことができ
る。

なお、この実施例では被処理基板１６上に反応
性イオンエツチングを行なうプラズマ処理装置に
ついて説明したが、本発明のプラズマ処理装置は
かかる実施例に限定されるものではなく、たとえ
ばプラズマCVDその他の表面処理を行なうプラ
ズマ処理装置に適用することができることは勿論
である。

［発明の効果］上述のように本発明のプラズマ処理装置では、
プラズマ密度を高くして効率的な処理を行なうこ
とができる。また、空間的なプラズマ密度の分布
を制御することができ、空間的に均一なプラズマ
により均一な処理を行なうことができる。

また、第２の発明のプラズマ処理装置では、上
記効果に加えて、さらに、被処理基板に電荷が蓄
積されることを防止することができ、エツチング
をより高速に行うことができるとともに、目的と
するプラズマ処理例えばエツチング処理に最適な
イオン加速エネルギーを選ぶことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のプラズマ処理装置
を示す縦断面図、第２図は第１図の配線図、第３
図〜第４図は第１図の他の配線例を示す配線図、
第５図は従来のプラズマ処理装置を示す縦断面図
である。１１……処理容器、１２……プラズマ生起用電
極、１４……電源装置、１６……被処理基板。

Claims

【特許請求の範囲】１被処理基板を収容する処理容器と、この処理容器内に配置された前記被処理基板を
載置する載置台と、この載置台と対向する前記処理容器内の空間に
配置された対をなす複数組のプラズマ生起用電極
と、これら各対のプラズマ生起用電極に位相の異な
つた電圧を印加してプラズマを生起させる電源装
置とを備え、前記複数組のプラズマ生起用電極によつて生起
されたプラズマにより被処理基板の処理を行なう
ことを特徴とするプラズマ処理装置。２被処理基板を収容する処理容器と、この処理容器内に配置された前記被処理基板を
載置する載置台と、この載置台に高周波の電圧を印加する電源装置
と、前記載置台と対向する前記処理容器内の空間に
配置された対をなす複数組のプラズマ生起用電極
と、これら各対のプラズマ生起用電極に位相の異な
つた電圧を印加してプラズマを生起させる電源装
置とを備え、前記複数組のプラズマ生起用電極によつて生起
されたプラズマにより被処理基板の処理を行なう
ことを特徴とするプラズマ処理装置。